Модульный многоуровневый преобразователь (трехфазный)

Трехфазный модульный многоуровневый преобразователь с последовательно соединенными подмодулями питания

Библиотека:
Simscape/Электрические/Полупроводники и преобразователи/Преобразователи

Описание

Модульный многоуровневый преобразователь (трехфазный) моделирует трехфазный модульный многоуровневый преобразователь. Каждая фаза состоит из двух плеч, которые реализованы с рядом последовательно соединенных подмодулей мощности.

Каждый подмодуль состоит из полумостового или полномостового преобразователя и конденсатора.

Топология полумоста

Полная мостовая топология

Эти блоки позволяют выбрать уровень точности модели, выбирая между детализированной моделью с переключающими устройствами или эквивалентной моделью. Вы можете выбрать из следующих коммутационных устройств:

GTO - тиристор отключения затвора. Для получения информации о характеристике I-V устройства см. GTO.
Идеальный полупроводниковый переключатель - информацию о характеристиках I-V устройства см. в разделе Идеальный полупроводниковый переключатель.
IGBT - биполярный транзистор с изолированным затвором. Для получения информации о характеристике I-V устройства см. IGBT (Ideal, Switching).
МОП - N-канальный металл-оксидно-полупроводниковый полевой транзистор. Для получения информации о характеристике I-V устройства см. MOSFET (Ideal, Switching).
Тиристор - сведения о характеристике I-V устройства см. в разделе Тиристор (кусочно-линейный).
Усредненный коммутатор.

Переменные

Параметры «Переменные» используются для задания приоритетов и начальных целевых значений для переменных блока перед моделированием. Дополнительные сведения см. в разделе Установка приоритета и начальной цели для переменных блока.

Порты

Вход

развернуть все

`G` - Управление затвором подмодуля
матрица физических сигналов

Порт физического сигнала, связанный с сигналом затвора для всех подмодулей модульного многоуровневого преобразователя, заданного как матрица.

Если для параметра топологии Converter задано значение Half-bridge, сигнал является вектором длиной 12 * Nsm, где Nsm - число подмодулей мощности.

Если для параметра топологии Converter задано значение Full-bridge, сигнал является вектором длиной 24 * Nsm.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите уровень точности в значение Detailed model - switching devices или Equivalent model - PWM-controlled.

`ref` - Опорный сигнал подмодуля
вектор физических сигналов

Физический сигнальный порт, связанный с опорными формами сигналов подмодулей, заданный как вектор длиной 6.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите уровень точности в значение Equivalent model - waveform-controlled.

Продукция

развернуть все

`vc` - Напряжения конденсаторов
вектор физических сигналов

Физический сигнальный порт, связанный с напряжениями конденсатора для каждого подмодуля в модульном многоуровневом преобразователе, возвращаемый в виде вектора.

Зависимости

Чтобы включить этот порт, установите для напряжения конденсатора значение Instrumented.

Сохранение

развернуть все

`+` - Положительный терминал
электрический

Порт экономии электроэнергии, связанный с положительным выводом модульного многоуровневого преобразователя.

`-` - Отрицательный вывод
электрический

Порт экономии электроэнергии, связанный с отрицательным выводом модульного многоуровневого преобразователя.

`~` - Трехфазный порт
электрический

Расширяемый трехфазный электрический порт, связанный с трехфазным выводом модульного многоуровневого преобразователя.

Параметры

развернуть все

Главный

`Converter topology` - Топология преобразователя
`Half-bridge` (по умолчанию) | `Full-bridge`

Топология модульного многоуровневого преобразователя.

`Fidelity level` - Точность модели
`Detailed model - switching devices` (по умолчанию) | `Equivalent model - PWM-controlled` | `Equivalent model - waveform-controlled`

Уровень точности модели.

`Capacitor voltages` - Измерительные приборы напряжения конденсатора
`Instrumented` (по умолчанию) | `Uninstrumented`

Следует ли измерять напряжения конденсатора.

`Number of power submodules` - Количество подмодулей
`1` (по умолчанию) | положительный скаляр

Количество силовых подмодулей модульного многоуровневого преобразователя.

`Capacitance` - Емкость подмодуля
`1e-7` `F` (по умолчанию) | скаляр | вектор

Емкость подмодуля. При вводе вектора вектор должен иметь длину 6 * Nsm, где Nsm - число подмодулей мощности.

`Capacitor effective series resistance` - Эффективное последовательное сопротивление конденсатора
`1e-6` `Ohm` (по умолчанию) | скаляр | вектор

Эффективное последовательное сопротивление конденсатора. При вводе вектора вектор должен иметь длину 6 * Nsm, где Nsm - число подмодулей мощности.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Уровень точности значение Detailed model - switching devices.

`Arm inductance` - Индуктивность руки
`1e-6` `H` (по умолчанию) | скаляр

Индуктивность руки.

`Arm inductance series resistance` - Последовательное сопротивление индуктивности плеча
`0` `Ohm` (по умолчанию) | скаляр

Последовательное сопротивление индуктивности плеча.

`Capacitor initial voltage` - Начальное напряжение конденсатора
`500` `V` (по умолчанию) | скаляр | вектор

Начальное напряжение конденсатора. При вводе вектора вектор должен иметь длину 6 * Nsm, где Nsm - число подмодулей мощности.

Коммутационные устройства

В этой таблице показано, как включенные параметры в настройках коммутационных устройств зависят от выбранного коммутационного устройства. Сведения о прочтении таблицы см. в разделе Зависимости параметров. Чтобы включить эти параметры, установите для параметра Уровень точности значение Detailed model - switching devices.

Зависимости параметров коммутационных устройств

Параметры и опции
Коммутационное устройство
`Ideal Semiconductor Switch`	`GTO`	`IGBT`	`MOSFET`	`Thyristor`	`Averaged Switch`
Сопротивление в состоянии on-state	Прямое напряжение	Прямое напряжение	Сток-исток на сопротивлении	Прямое напряжение	Сопротивление в состоянии on-state
Проводимость вне состояния	Сопротивление в состоянии on-state	Сопротивление в состоянии on-state	Проводимость вне состояния	Сопротивление в состоянии on-state
Пороговое напряжение	Проводимость вне состояния	Проводимость вне состояния	Пороговое напряжение	Проводимость вне состояния
	Напряжение срабатывания затвора, Vgt	Пороговое напряжение		Напряжение срабатывания затвора, Vgt
	Напряжение отключения затвора, Vgt_off			Удерживающий ток
	Удерживающий ток			Удерживающий ток

`Switching device` - Тип переключателя
`Ideal Semiconductor Switch` (по умолчанию) | `GTO` | `IGBT` | `MOSFET` | `Thyristor` | `Averaged Switch`

Тип переключающего устройства для преобразователя.

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`Forward voltage` - Напряжение
`0.8` `V` (по умолчанию) | скаляр

Для различных типов коммутирующих устройств напряжение прямого направления:

GTO - минимальное напряжение, необходимое для _1/Ron градиента I-V характеристики устройства, где _Ron - значение сопротивления On-state
IGBT - минимальное напряжение, необходимое на портах коллектора и блока эмиттера для _1/Ron градиента диодной I-V характеристики, где _Ron - значение сопротивления On-state
Тиристор - минимальное напряжение, необходимое для включения устройства

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`On-state resistance` - Сопротивление
`0.001` `Ohm` (по умолчанию) | скаляр

Для различных типов коммутационных устройств сопротивление On-state:

GTO - Скорость изменения напряжения относительно тока выше прямого напряжения
Идеальный полупроводниковый переключатель - Анодно-катодное сопротивление при включенном приборе
IGBT - Сопротивление коллектора-эмиттера при включенном устройстве
Тиристор - Анодно-катодное сопротивление при включенном устройстве
Усредненный переключатель - Анодно-катодное сопротивление при включенном устройстве

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`Drain-source on resistance` - Сопротивление
`0.001` `Ohm` (по умолчанию) | скаляр

Сопротивление между стоком и истоком. Напряжение между затвором и истоком также влияет на параметр сопротивления «Сток-исток».

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`Off-state conductance` - Проводимость при выключенном устройстве
`1e-5` `1/Ohm` (по умолчанию) | скаляр

Проводимость при отключении прибора. Значение должно быть меньше 1/R, где R - значение сопротивления On-state.

Для различных типов коммутационных устройств сопротивление On-state:

GTO - Анодно-катодная проводимость
Идеальный полупроводниковый переключатель - Анодно-катодная проводимость
IGBT - Проводимость коллектора-эмиттера
МОП-транзистор - проводимость источника стока
Тиристор - Анодно-катодная проводимость

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`Threshold voltage` - Порог напряжения
`6` `V` (по умолчанию) | скаляр

Порог напряжения затвора. Устройство включается, когда напряжение затвора превышает это значение. Пороговое значение напряжения применяется к различным устройствам в зависимости от используемого коммутационного устройства:

Идеальный полупроводниковый переключатель - напряжение затвора-эмиттера
IGBT - Напряжение затвора-катода
MOSFET - Напряжение источника затвора

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`Gate trigger voltage, Vgt` - Порог напряжения активации затвора-катода
`1` `V` (по умолчанию) | скаляр

Порог напряжения затвора-катода. Устройство включается, когда напряжение между затвором и катодом превышает это значение.

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`Gate turn-off voltage, Vgt_off` - Порог напряжения отключения затвора-катода
`-1` `V` (по умолчанию) | скаляр

Порог напряжения затвора-катода. Устройство отключается, когда напряжение между затвором и катодом ниже этого значения.

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

`Holding current` - Текущее пороговое значение
`1` `A` (по умолчанию) | скаляр

Порог тока затвора. Устройство остается включенным, когда ток выше этого значения, даже когда напряжение затвора-катода падает ниже напряжения триггера затвора.

Зависимости

См. таблицу Зависимости параметров коммутационных устройств.

Диоды защиты

Дополнительные сведения об этих параметрах см. в разделе Диод.

`Model dynamics` - Диодная модель
`Diode with no dynamics` (по умолчанию) | `Diode with charge dynamics` | `None`

Диодный тип. Возможны следующие варианты:

None - Блок не моделирует диодную динамику.
Diode with no dynamics - Выберите этот параметр для определения приоритета скорости моделирования с помощью диодного блока.
Diode with charge dynamics - Выберите эту опцию для определения приоритета точности модели с точки зрения динамики заряда в обратном режиме с использованием модели коммутирующего диода диодного блока.

Примечание

Если для параметра Switching device установлено значение Averaged Switch в настройках коммутационного устройства, Diode with no dynamics автоматически выбирается.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, установите для параметра Switching device значение GTO, Ideal Semiconductor Switch, IGBT, MOFSET, или Thyristor.

`Forward voltage` - Прямое напряжение
`0.8` `V` (по умолчанию) | скаляр

Минимальное напряжение, требуемое на + и - блокирующие порты для _1/Ron градиента диодной I-V характеристики, где _Ron - значение сопротивления On.

Зависимости

Чтобы включить этот параметр, задайте для параметра Динамика модели значение Diode with no dynamics или Diode with charge dynamics.

`On resistance` - По сопротивлению
`0.001` `Ohm` (по умолчанию) | скаляр

Скорость изменения напряжения по отношению к току выше прямого напряжения.

Зависимости

`Off conductance` - Обратная проводимость
`1e-5` `1/Ohm` (по умолчанию) | скаляр

Проводимость диода с обратным смещением.